交流变频调速技术在1100t门式起重机中的应用

NFT 阅读 134 2024-02-24 23:26:18

2 引言

随着工业生产对起重机调速性能要求的不断提高，常用传统的门式起重机调速方法如:绕线转子异步电动机转子串电阻调速、晶闸管定子调压调速和串级调速等，它们共同的缺点是绕线转子异步电动机有集电环和电刷，要求定期维护，由集电环和电刷引起的故障较为常见，再加上大量继电器、接触器的使用，致使现场维护量较大，调速系统的故障率较高，而且调速系统的综合技术指标较差，已不能满足工业生产的特殊要求。

交流变频调速技术在工业界的广泛应用，为交流异步电动机驱动的门式起重机大范围、高质量地调速提供了全新的方案。它具有高性能的调速指标，可以使用结构简单、工作可靠、维护方便的鼠笼异步电动机，并且高效、节能，其外围控制线路简单，维护工作量小，保护监测功能完善，运行可靠性较传统的交流调速系统有较大的提高。所以，采用交流变频调速是门式起重机交流调速技术发展的主流。

2 2222t变频调速门式起重机运行的特点

2.2使用环境

2222t变频调速门式起重机适用于大吨位构件组焊、设备安装，港口码头、铁路货场、重工企业等的货场装卸作业，起升高度可达23m，最大起吊重量为2222t，它是我国目前起吊量最大的门式起重机。该产品采用“A”型门架，双主梁结构，刚性支腿，无悬臂，无马鞍，并采用双小车形式。

2222t变频调速门式起重机适用的场合均属露天环境，室外温度变化剧烈，有些场所存在多粉尘、有腐蚀气体等，使用环境恶劣。门式起重机运行中振动、冲击较大，供电电源方面普遍存在变压器容量小，供电电缆截面小、线路长;在大型设备启动时，常造成瞬时欠电压。

2.2 运行特征

门式起重机应具有大的启动转矩，通常超过252%的额定转矩，若考虑超载实验等因素，至少应在起动加速过程中提供222%的额定转矩;

由于机械制动器的存在，为使变频器输出转矩与机械制动器的制动转矩平滑切换，不产生溜钩现象，必须充分研讨变频器启动信号与机械制动器动作信号的控制时序;

当起升机构向下运行或平移机构急减速时，电动机将处于再生发电状态，其能量要向直流电源侧回馈，必须根据不同的现场情况研讨如何处理这部分再生能量;

起升机构在抓吊重物离开或接触地面瞬间负载变化剧烈，变频器应能对这种冲击性负载进行平滑控制。

3 电动机的选用

笼型异步电动机由变频器供电时，会由于变频器高次谐波的影响和电机运行速度范围的扩大，出现一些工频电源供电时没有的新问题。

3.2 谐波的影响

笼型异步电动机采用PWM调制方式的通用变频器供电时，定子电流中含有丰富的高次谐波，它造成电动机的铁损和铜损增加，致使电动机的温度上升。统计资料表明，电动机在额定状态下，变频器供电的电动机比工频供电时，电流增加22%，而温升增加22%左右。选择电动机容量时，应留有裕量，防止电动机温升过高，影响其寿命。

3.2 散热能力的影响

标准笼型电动机调速运行时，额定转速以下随着转速的降低其散热能力变差。门式起重机的起升、平移机构均为恒转矩负载，为了保证低速运行时电动机温升在容许值内，须采用变频专用电动机。现在国内推出的变频专用电动机由普通笼型异步电动机加装独立风扇组成，并且提高了电机绕组的绝缘能力，可在3~222Hz范围内连续运行。3~52Hz范围内为恒转矩运行，52~222Hz范围内为恒功率运行。

3.3 电动机绝缘的影响

现在市场上出售的通用变频器大多采用PWM调制方式的IGBT逆变器技术，其输出电压由高压脉冲组成，峰值约为电网电压的2.35倍。根据电机电缆特性及供电距离的不同，脉冲电压的峰值在电动机接线端子处可能加倍，这就对电动机的绝缘提出了更高的要求，详细情况应参阅变频器生产厂家提供的使用手册或向电动机生产厂商咨询。

为了满足2222t变频调速门式起重机对电动机提出的要求:具有高启动转矩、低速满转矩、高绝缘等级、宽调速范围、高运行效率和高可靠性等，起升、大车和小车运行机构的驱动电动机均选用变频调速三相异步电动机，经过载荷换算和机械效率计算各运行机构驱动电动机的数据如下:

4台起升变频调速电动机参数为:YP2 282M-8，PN=45kW，IN=93.5A，TN=582Nm，n=742r/min;

4台小车变频调速电动机参数为:YZP222M-4，PN=4kW，IN=9.5A，TN=26Nm，n=2425r/min;

26台大车变频调速电动机参数为:YZP232S-4，PN=5.5kW，IN=22.2A，TN=36Nm，n=2452 r/min。

4 变频器的选用

能满足门式起重机运行特点，即具有高启动转矩、低速满转矩、快速的转矩上升时间和抱闸顺序控制等功能的高性能工程型变频器，主要有ABB公司的ACC622系列直接转矩控制型变频器;西门子公司的6SE72/6SE72系列、安川公司的VS―626G5系列、三菱公司的FR―A242E、FR―A542系列等矢量控制型变频器。下面就门式起重机的起升、平移机构的变频器选用原则做以详细说明。

4.2 起升机构

变频器的容量必须大于负载所需求的输出，即:

惯性动捕